(57)【要約】マイクロ波と食品プレートを用いて被冷凍物に生じる温度ムラを抑制しながら凍結させることで食品全体の氷結晶を小さく均質にして、食品細胞組織の破壊を抑えた高品位な凍結を行うことができる冷蔵庫及び冷蔵庫の運転方法を提供する。本発明に係る冷蔵庫は、被冷却物（１２）を冷却する冷却装置（１７）と、被冷却物（１２）を収納する貯蔵室（１１）と、マイクロ波を印加するマイクロ波発生装置（２５）と、マイクロ波発生装置（２５）および冷却装置（１７）を制御する制御装置（３１）と、を備え、貯蔵室（１１）にはマイクロ波を透過するとともに冷気の流入可能な開口部を有する食品プレート（２０）が設けられている。
2011152047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被冷却物を冷却する冷蔵庫において、
前記被冷却物を冷却する冷却装置と、
前記被冷却物を収納する貯蔵室と、
マイクロ波を印加するマイクロ波発生装置と、
前記マイクロ波発生装置および前記冷却装置を制御する制御装置と、を備え、
前記貯蔵室にはマイクロ波を透過するとともに冷気の流入可能な開口部を有する食品プレートが設けられていることを特徴とする、冷蔵庫。
【請求項２】
前記食品プレートは複数の開口部を備えることを特徴とする、請求項１記載の冷蔵庫。
【請求項３】
前記食品プレートの下方側に冷気が流れる冷気通風路が形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の冷蔵庫。
【請求項４】
前記冷気通風路は食品プレートに備えられた支持部で形成されることを特徴とする、請求項３記載の冷蔵庫。
【請求項５】
前記食品プレートは前記貯蔵室に対して着脱自在であり、前記貯蔵室の内部空間を垂直方向に移動できることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
【請求項６】
前記食品プレートは回転するように構成されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
【請求項７】
前記食品プレートの下方に受け皿を設けたことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
【請求項８】
前記貯蔵室の開口部を閉塞する扉をさらに備え、
前記貯蔵室は、少なくとも冷蔵温度帯に設定することのできる冷蔵室を有し、
前記冷蔵室内には冷蔵温度帯で維持される第一の収納区画と、前記冷蔵温度帯以下の温度領域を有する第二の収納区画が設けられ、
前記冷蔵室は、前記マイクロ波発生装置より発振された電磁波を第二の収納区画に導入するように構成されていることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載の冷蔵庫。
【請求項９】
前記マイクロ波発生装置は、半導体素子を用いた電磁波発振器と電磁波増幅器からなることを特徴とする、請求項８に記載の冷蔵庫。
【請求項１０】
前記第二の収納区画は前記第一の収納区画と連通する通気口を備え、
前記通気口には開閉機構が設けられていることを特徴とする、請求項８または９に記載の冷蔵庫。
【請求項１１】
前記冷蔵庫は複数の貯蔵室を有し、
前記冷蔵室は前記複数の貯蔵室のうち最上部に位置する貯蔵室で構成され、
前記第二の収納区画は冷蔵室の最下部に設けられていることを特徴とする、請求項８から１０のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
【請求項１２】
前記冷蔵庫は複数の貯蔵室を有し、
前記冷蔵室は前記複数の貯蔵室のうち最上部に位置する貯蔵室で構成され、
前記第二の収納区画は冷蔵室の最上部に設けられていることを特徴とする、請求項８から１０のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
【請求項１３】
前記冷却装置は少なくとも圧縮機を有する冷凍サイクルであり、
前記圧縮機は、前記冷蔵庫の奥側上部に設けられていることを特徴とする、請求項８から１２のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
【請求項１４】
前記第二の収納区画には複数の孔を有する金属で構成されている蓋体が備えられていることを特徴とする、請求項８から１３のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
【請求項１５】
前記第二の収納区画には少なくとも可視光域において透明な導電性膜が設けられている蓋体が備えられていることを特徴とする、請求項８から１３のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
【請求項１６】
前記第二の収納区画には少なくとも１つ以上のＬＥＤが設けられていて、
冷凍中あるいは解凍中の少なくともいずれか一方の動作時にはＬＥＤが発光されるように構成されていることを特徴とする、請求項８から１５のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
【請求項１７】
前記制御装置は、前記被冷却物の温度が凍結点以下の温度帯で一定時間保持されている状態で前記貯蔵室内の温度を急速に低下させるように制御することを特徴とする、請求項１から１６のいずれか１項に記載の冷蔵庫。
【請求項１８】
前記制御装置は、前記被冷却物の温度が凍結点以下より低下した温度帯あるいは最大氷結晶生成帯を通過した温度帯で一定時間保持するようなエネルギー量の前記マイクロ波を印加することを特徴とする、請求項１７に記載の冷蔵庫。
【請求項１９】
前記制御装置は、前記被冷却物の温度が凍結点以下より低下した温度帯あるいは最大氷結晶生成帯を通過した温度で一定時間保持した後、前記マイクロ波の印加を停止して前記箱体の温度を低下させるように制御することを特徴とする請求項１７または１８に記載の冷蔵庫。
【請求項２０】
前記制御装置は、前記被冷却物の温度が凍結点以下の温度帯で一定時間保持されている間に前記被冷却物が過冷却の状態にある場合には、前記被冷却物の過冷却が解除するより前に前記箱体の温度を低下させるように制御することを特徴とする、請求項１７から１９のいずれか１項に記載の冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷蔵庫に関するものであり、特に、冷蔵庫の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
食品の品質を損なわず維持して冷凍保存するためには、凍結中の氷結晶の生成を抑制することが重要とされている。食品中に生成された氷結晶が大きくなると、食品組織が氷結晶によって破壊されて品質低下を招いてしまうからである。【０００３】
従って、食品の品質維持には凍結の際に生成される氷結晶を小さくすることが重要となる。氷結晶は最大氷結晶生成帯といわれる０〜−５℃の温度帯で、その成長が促進される。よって、氷結晶を小さくするには最大氷結晶生成帯をできるだけ短時間で通過させることが有効となる。最大氷結晶生成帯の通過時間を短縮する手段として、底面に金属板を備えた急速冷凍室に直接冷気を導入して急速凍結を行う冷蔵庫が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−８３６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されている冷蔵庫では金属板に接触している食品表面は急速に凍結し、氷結晶の生成が抑制されるが、表面から遠くなるに従って、凍結速度は低下して食品中心部は表面部よりも最大氷結晶生成帯の通過が緩慢となり、大きな氷結晶が生成されていると考えられる。このため、食品の内部と表面で生成される氷結晶の大きさにムラが生じ、冷凍品質の悪化が懸念される。【０００６】
本発明は上記の問題を解決するためになされたもので、マイクロ波と食品プレートを用いて被冷凍物に生じる温度ムラを抑制しながら凍結させることで食品全体の氷結晶を小さく均質にして、食品細胞組織の破壊を抑えた高品位な凍結を行うことができる冷蔵庫及び冷蔵庫の運転方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記従来の課題を解決するために、本発明の冷蔵庫は、対象物を冷却する冷却装置と、前記対象物を収納する貯蔵室と、マイクロ波を印加するマイクロ波発生装置と、前記貯蔵室にはマイクロ波を透過するとともに冷気の流入可能な開口孔を有する食品プレートを設け、冷凍対象物は冷気流入可能な開口孔を有するプレートに載置されることで対象物表面全体に冷気があたり、表面部が温度ムラなく冷却できる。【０００８】
さらに、マイクロ波の印加によって食品表面のみが凍結することを防ぐことができる。よって、食品の表面と内部を均温化しながら凍結できるので、小さく均一な氷結晶となり高品位な凍結品が実現できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の冷蔵庫は、冷凍したい対象物表面の温度ムラと表面と内部の温度ムラを抑制して均温化しながら凍結することで、凍結時に生成する氷結晶を微小化と均質化を両立し、冷凍対象物の細胞破壊や変形の少ない高品位な冷凍を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１における冷蔵庫内の貯蔵室の概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１における貯蔵室の構成を模式的に示す斜視図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の概略構成を示す模式図である。
【図４】図４は、図１に示す貯蔵室に設けられているマイクロ波発生装置の概略構成を示す模式図である。
【図５】図５は、本実施の形態１に係る冷蔵庫の動作（制御）と被冷却物及び貯蔵室内の温度経過を示す模式図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２における冷蔵庫内の貯蔵室の概略構成を示す模式図である。
【図７】図７は本発明の実施の形態２における貯蔵室の概略構成を示す模式図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態３における冷蔵庫内の貯蔵室の概略構成を示す模式図である。
【図９】図９は本発明の実施の形態３における貯蔵室の概略構成を示す斜視図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態４における冷蔵庫内の貯蔵室の概略構成を示す模式図である。
【図１１】図１１は本発明の実施の形態５における冷蔵庫の正面図である。
【図１２】図１２は図１１中のＡ−Ａ断面を示す側面断面図である。
【図１３】図１３は本発明の実施の形態６における冷蔵庫の正面図である。
【図１４】図１４は図１３中のＢ−Ｂ断面を示す側面断面図である。
【図１５】図１５は、本実施の形態７における冷蔵庫の概略構成を示す模式図である。
【図１６】図１６は、本実施の形態７の冷蔵庫の動作（制御）と被冷却物及び貯蔵室内の温度経過を示す模式図である。
【図１７】図１７は、本変形例１の冷却装置の動作（制御）と被冷却物及び貯蔵室内の温度経過を示す模式図である。
【図１８】図１８は、本実施の形態８に係る冷蔵庫の冷却動作を模式的に示すフローチャートである。
【図１９】図１９は、本実施の形態８における変形例１の冷蔵庫の冷却動作を模式的に示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係る第１の冷蔵庫は、対象物を冷却する冷却装置と、前記対象物を収納する貯蔵室と、マイクロ波を印加するマイクロ波発生装置と、前記マイクロ波発生装置および前記冷却装置を制御する制御装置と、前記貯蔵室にはマイクロ波が透過するとともに冷気の流入可能な開口部を有する食品プレートを備えたものであり、食品プレートに冷凍対象物を載せることで食品表面のいずれの面も冷気を接することができ、表面における均温化を図ることができる。さらに、マイクロ波を印加することで、冷凍したい対象物の表面と内部の温度ムラを抑制して冷凍することができる。特に、冷凍対象物の突起部や角、端部から凍結が起こりやすいが、それらの部位にマイクロ波が集中しやすいという特性によって対象物の一部が凍結するという事態を防ぐことができ、均質に細かな氷結晶が生成されて高品位な冷凍を実現できる。
【００１２】
本発明に係る第２の冷蔵庫は、食品プレートは複数の開口部を備えることによって、冷凍対象物の表面全体に貯蔵室内を循環している冷気が接触でき、対象物の表面温度の均温化が可能となる。さらに、マイクロ波の食品プレートへの吸収を減らして対象物への吸収を促すことができる。
【００１３】
本発明に係る第３の冷蔵庫は、食品プレートの下方側に冷気が流れる冷気通風路を形成することによって、貯蔵室の冷気循環を妨げることなく、冷凍対象物の表面全体への冷気の伝熱を加速することができる。
【００１４】
本発明に係る第４の冷蔵庫は、食品プレートに支持部を備えることにより、冷気通風路を形成でき、また、食品表面全体からマイクロ波が照射することができる。特に、貯蔵室の筐体に冷凍対象物が接触して載置されていると、その接触面からのマイクロ波が入射しにくいが、筐体面から冷凍対象物を浮かすことで、対象物表面全体からマイクロ波が入射して電波の照射ムラを抑制することができる。よって、さらなる対象物の冷凍時の均温化が実現できる。
【００１５】
本発明に係る第５の冷蔵庫は、食品プレートが貯蔵室空間を着脱自在で、貯蔵室空間を垂直方向に移動することによって、貯蔵室空間の高さによって異なる電波分布のうち、食品の形状や種類に適したマイクロ波の電波分布を選択でき、食品表面部の電波照射分布の均一化を図ることができる。
【００１６】
本発明に係る第６の冷蔵庫は、食品プレートが回転移動することによって、冷凍対象物も回転するので、マイクロ波が照射される部位も変化して食品表面部の電波ムラを解消することができる。
【００１７】
本発明に係る第７の冷蔵庫は、食品プレートの下部に受け皿を設けることによって、冷凍対象物を解凍する際に生じる水分や余分なドリップが食品プレートの開口部から落下しても貯蔵室内を汚さずに済み、汚れた受け皿を洗うことで清潔な空間を保持できる。
【００１８】
本発明に係る第８の冷蔵庫は、貯蔵室の開口部を閉塞する扉をさらに備え、貯蔵室は、少なくとも冷蔵温度帯に設定することのできる冷蔵室を有し、冷蔵室内には冷蔵温度帯で維持される第一の収納区画と、冷蔵温度帯以下の温度領域を有する第二の収納区画が設けられ、記冷蔵室は、マイクロ波発生装置より発振された電磁波を第二の収納区画に導入するように構成されていることにより、第二の収納区画において被冷却物の内外温度差を抑えながら冷却する高品位冷凍と解凍を実現することができる。このため、冷解凍を行うための専用の貯蔵室を設ける必要が無く、収納性の低下を最小限に止めて、高品位の冷凍と解凍を実現することができる。
【００１９】
本発明に係る第９の冷蔵庫は、マイクロ波発生装置を、半導体素子を用いた電磁波発振器と電磁波増幅器からなるとしたものであり、マグネトロンなどに比べてマイクロ波発生装置の設置スペースを小さくすることができるため、更に冷蔵庫の収納性を向上させることができる。
【００２０】
また、半導体素子を用いた電磁波発振器は発生する電磁波（マイクロ波）の周波数を変動させることができるため、第二の収納区画内に導入された電磁波の反射特性を変動させることで、より均一に食品に電磁波を照射することができる。従って、スタラーファンなどの電磁波攪拌器を取り付ける必要がないため、第二の収納区画の設置スペースが小さくなり、更に冷蔵庫の収納性を向上させることができる。
【００２１】
更に、スタラーファンのスペースを削減することは、第二の収納区画の区画内容積の削減に繋がるため、冷却および電磁波の効率が良くなり、省エネ性を向上させることができる。また、周波数を変動させることができるため、食品に最適の周波数が選択可能となり、より効率良く照射でき、更に省エネ性を向上させることができる。
【００２２】
本発明に係る第１０の冷蔵庫は、第二の収納区画は第一の収納区画と連通する通気口を備え、通気口には開閉機構が設けられているものであり、解凍時に第一の収納区画と開放することで素早く第二の収納区画内の温度が上昇するため、解凍時間が短縮でき、使用者の使い勝手を向上することができる。また、解凍時間の短縮は、省エネ性の向上にも寄与する。
【００２３】
本発明に係る第１１の冷蔵庫は、冷蔵庫は複数の貯蔵室を有し、冷蔵室は複数の貯蔵室のうち最上部に位置する貯蔵室で構成され、第二の収納区画は冷蔵室の最下部に設けられているものであり、冷蔵庫中央部に第二の収納区画が位置することで、第二の収納区画の収納容器が操作し易くなり、収納食品が出し入れし易く、視認性が高くなるため、使用者の使い勝手を向上することができる。
【００２４】
本発明に係る第１２の冷蔵庫は、冷蔵庫は複数の貯蔵室を有し、冷蔵室は複数の貯蔵室のうち最上部に位置する貯蔵室で構成され、第二の収納区画は冷蔵室の最上部に設けられているものであり、通常手が届きにくい上部に保存食品を多く貯蔵できない第二の収納区画を設置することで、第二の収納区画の設置による冷蔵室の収納性低下の影響を実使用上最小限に抑えることができる。
【００２５】
本発明に係る第１３の冷蔵庫は、冷却装置は少なくとも圧縮機を有する冷凍サイクルであり、圧縮機は、冷蔵庫の奥側上部に設けられていることにより、冷蔵庫下部機械室スペースが小さくなることで、冷蔵庫下部貯蔵室を奥行き方向に大きく取ることができるため、同等の貯蔵室を有する冷蔵庫と比較して、最上部の冷蔵室間口を下に大きくすることができるため、更に冷蔵室の収納性を向上することができる。
【００２６】
本発明に係る第１４の冷蔵庫は、第二の収納区画には複数の孔を有する金属で構成されている蓋体が備えられているものであり、第二の収納区画から電磁波が漏洩することを防止するとともに、第二の収納区画内の視認性を高めることで、使用者の使い勝手を向上することができる。
【００２７】
本発明に係る第１５の冷蔵庫は、第二の収納区画には少なくとも可視光域において透明な導電性膜が設けられている蓋体が備えられているものであり、第二の収納区画から電磁波が漏洩することを防止するとともに、第二の収納区画内の視認性を更に高めることで、使用者の使い勝手を向上することができる。
【００２８】
本発明に係る第１６の冷蔵庫は、第二の収納区画には少なくとも１つ以上のＬＥＤが設けられていて、冷凍中あるいは解凍中の少なくともいずれか一方の動作時にはＬＥＤが発光されるように構成されていることで、第二の収納区画の動作状況を一目で使用者が認識することが可能となるので、使い勝手を向上することが可能となる。
【００２９】
本発明に係る第１７の冷蔵庫は、制御装置は、被冷却物の温度が凍結点以下の温度帯で一定時間保持されている状態で保冷室内の温度を急速に低下させるように制御することを特徴とするもので、過冷却解除後の氷結晶核の成長を最小限に抑えることができる。
【００３０】
本発明に係る第１８の冷蔵庫は、被冷却物の温度が凍結点以下より低下した温度帯あるいは最大氷結晶生成帯を通過した温度帯で一定時間保持するようなエネルギー量のマイクロ波を印加することを特徴とするもので、凍結温度以下で過冷却状態を長く維持することができる。
【００３１】
本発明に係る第１９の冷蔵庫は、被冷却物の温度が凍結点以下より低下した温度帯あるいは最大氷結晶生成帯を通過した温度で一定時間保持した後、マイクロ波の印加を停止して貯蔵室の温度を低下させるように制御することを特徴とするもので、過冷却の温度低下を促すことができる。
【００３２】
本発明に係る第２０の冷蔵庫は、被冷却物が過冷却状態となった場合には、被冷却物の過冷却状態を深い状態で維持しつつ過冷却解除前すなわち過冷却中から急速に冷凍できるので、水分子の凝集を抑制しつつ冷凍するので氷結晶生成のもととなる氷結晶核の生成および成長を抑制しながら凍結させる高品位冷凍が実現できる。
【００３３】
また、本発明に係る第１の冷蔵庫の運転方法は、被冷却物を冷却する冷却装置と、被冷却物を収納する貯蔵室と、を備える冷蔵庫の運転方法であって、マイクロ波を被冷却物に照射するように構成されているマイクロ波発生装置と、貯蔵室に設けられ、マイクロ波を透過するとともに冷気の流入可能な開口部を有する食品プレートと、をさらに備え、被冷却物が貯蔵室に収納されると、冷却装置を停止させるステップ（Ａ）と、マイクロ波発生装置が、被冷却物にマイクロ波を照射するステップ（Ｂ）と、マイクロ波発生装置を停止させるステップ（Ｃ）と、冷却装置を作動させるステップ（Ｄ）と、を備えることを特徴とする。
【００３４】
本発明に係る第２の冷蔵庫の運転方法は、冷蔵庫が、被冷却物の温度を検知する温度検知器をさらに備え、ステップ（Ａ）は、温度検知器が、被冷却物の温度を検知するステップ（Ａ１）と、被冷却物の温度が、該被冷却物内の水分子が凝集する第１温度になると、冷却装置を停止させるステップ（Ａ２）と、を有することを特徴とする。
【００３５】
本発明に係る第３の冷蔵庫の運転方法は、冷蔵庫が、被冷却物の温度を検知する温度検知器をさらに備え、ステップ（Ｃ）は、温度検知器が、被冷却物の温度を検知するステップ（Ｃ１）と、被冷却物の温度が第１温度よりも低い温度である第２温度になると、マイクロ波発生装置を停止させるステップ（Ｃ２）と、を有することを特徴とする。
【００３６】
本発明の第４の冷蔵庫の運転方法は、冷蔵庫は、被冷却物の温度を検知する温度検知器をさらに備え、ステップ（Ｃ）は、温度検知器が、被冷却物の温度を検知するステップ（Ｃ１）と、被冷却物の温度が第１温度よりも低い温度である第２温度になり、その後、被冷却物の温度が上昇するまでの時間である設定時間経過後に、マイクロ波発生装置を停止させるステップ（Ｃ３）と、を有することを特徴とする。
【００３７】
本発明の第５の冷蔵庫の運転方法は、第２温度は、最大氷結晶生成帯より低い温度であることを特徴とする。
【００３８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３９】
（実施の形態１）
［貯蔵室及びそれを備える冷蔵庫の構成］
図１は、本発明の実施の形態１における冷蔵庫内の貯蔵室の概略構成を示す模式図である。図２は、本発明の実施の形態１における貯蔵室の構成を模式的に示す斜視図である。図３は、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の概略構成を示す模式図である。
【００４０】
図１および２において貯蔵室１１は、上方が開放状態で食品（被冷却物）１２を収納する収納物ケース１３と、収納物ケース１３を収める外枠ケース１４からなる。外枠ケース１４に収めた収納物ケース１３の前面には、ドア部１５が設置されており、ドア部１５は、収納物ケース１３と一体化している。ドア部１５を介して収納物ケース１３は外枠ケース１４から引き出すことができる。ドア部１５には外枠ケース１４との接触部分においてパッキンが設けられている。これにより、ドア部１５を閉めた際、外枠ケース１４とドア部１５は密着して収納物ケース１３内は密閉空間となる。外枠ケース１４には６ｍｍ未満の孔状あるいはスリット状の通気口１６が設けられ、該通気口１６から冷蔵庫内の区画された収納室全体に送られている冷気が収納物ケース１３内に流れ込む。
【００４１】
図３に前記収納物ケース１３が収められている冷蔵庫の図を示す。冷蔵庫は冷却器、コンプレッサーからなる冷却装置１７、各室内へ繋がる送風路１８、冷気を送風するファン１９で構成されている。区画された各室内に送られる冷気は、冷却器、コンプレッサーからなる冷却装置１７の冷凍サイクルで発生させたもので、前記ファン１９によって各室内へ送風される。
【００４２】
収納物ケース１３内には食品プレート２０が設置されていて、食品プレート２０は、食品１２を載置するものである。食品プレート２０は、収納物ケース１３内に着脱自在に構成されていて、食品１２との接触面には複数の開口部２１が設けられている。開口部２１の形状は網状、スリット状、丸穴、柵状など、食品１２との接触面積を最低限にする形状であればよく、貯蔵室１１内の冷気が流入できればよい。食品プレート２０の材質については、マイクロ波（電磁波）透過性の高いプラスチック類、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネードなどが好ましい。さらに、食品プレート２０の下部には、収納物ケース１３底面から浮かせるように支持部２２が設けられていて、該支持部２２により、食品プレート２０下方側に冷気が流れる冷気通風路２３が形成される。
【００４３】
収納物ケース１３の壁面（ここでは、天井面）にはマイクロ波を印加するアンテナ２４が設けられていて、収納物ケース１３底面には食品プレート設置位置が記されている。食品プレート２０を設置位置に配置すると、アンテナ２４の直下に食品プレートが位置する。アンテナ２４から印加されるマイクロ波はマイクロ波発生装置（電磁波発生装置）２５から発信される。マイクロ波発生装置２５の一例を図４に概略的に示す。
【００４４】
図４は、図１に示す貯蔵室１１に設けられているマイクロ波発生装置の概略構成を示す模式図である。
【００４５】
図４に示すように、マイクロ波発生装置２５は、発信装置２６と、増幅器２７、分配器２８と、発信制御部２９を備えている。発信装置２６はマイクロ波を発信させることのできる装置であり、本実施の形態では半導体素子を用いてマイクロ波を発信させている。半導体素子はＳｉやＧａＡｓ、ＳｉＣやＧａＮなどで構成されている。これらの半導体素子を用いた発信装置２６で発信した１００Ｗ以下の低出力のマイクロ波は増幅器２７で増幅し、分配器２８を介して貯蔵室１１に設けられたアンテナ２４から食品１２に印加される。
【００４６】
食品１２に印加するマイクロ波のエネルギーは、食品を冷却するエネルギーよりも小さくてよく、冷凍もしくは冷蔵雰囲気の中で食品１２の温度低下を妨げない程度の出力である（例えば１００Ｗ以下）。また、マイクロ波のエネルギーを３０Ｗ以下とすることで、冷却および解凍の両方を一つの発信装置２６で実現することもできる。なお、電波の反射特性を考慮すると、収納物ケース１３および外枠ケース１４は金属で構成されていることが好ましい。これにより、電波の食品への入射ロスを低減することができる。
【００４７】
貯蔵室１１内には温度検知器３０が設けられており、収納された食品１２の温度を直接検出する。本実施の形態の場合、温度検知器３０は、非接触で食品１２の温度を検出することのできる装置（例えば、赤外線センサ）である。温度検知器３０は、検知した食品１２の温度を制御装置３１に出力するように構成されている。制御装置３１は、温度検知器３０の信号情報に基づいて食品１２の温度が凍結点以上かつ１０℃以下の範囲内で選定される閾値に到達した時点でマイクロ波発生装置２５を作動させ、マイクロ波を食品１２に印加するように構成されている。
【００４８】
［貯蔵室及びそれを備える冷蔵庫の動作］
以上のような構成からなる本発明の実施の形態について具体的な動作について、図１乃至図５を参照しながら説明する。図５は、本実施の形態１に係る冷蔵庫の動作（制御）と被冷却物及び貯蔵室内の温度経過を示す模式図である。
【００４９】
まず、収納物ケース１３内の所定の位置に食品プレート２０を設置する。冷凍したい食品１２を食品プレート２０上に載せてドア部１５を閉める。食品プレート２０に載せた食品１２はアンテナ２４の真下に配置される。食品１２は冷気によって表面から低温になっていくが、通常収納物ケース１３に直接置いた場合、食品１２の冷気と接している表面と収納物ケース１３に接触している面では熱伝達が異なり、冷気との接触が多い面ばかりが冷却されて低温になり、温度ムラが生じ始める。収納物ケース１３と接触面は熱伝達が滞っているために食品表面部に起こった温度ムラはさらに内部への熱伝導へも影響し、冷凍時の氷結晶の生成にもムラを生じることとなる。
【００５０】
たとえ、食品１２と収納物ケース１３との接触面を金属プレートのような熱伝導率の高いものを備えても金属プレートとの接触面のみが速く冷やされて同様に温度ムラが発生する。
【００５１】
一方、食品プレート２０に載せた食品１２では食品プレート２０の開口部２１から冷気が接することとなり、食品表面全体の温度ムラを抑えることができる。そして、温度検知器３０でモニタリングしている食品１２の表面温度が５℃に到達した時点でマイクロ波発生装置２５が作動し、貯蔵室１１内へマイクロ波を印加する（図５参照）。マイクロ波の印加のタイミングは食品などの対象物の水分子が集合し始める１０℃から、水分子間の凝集が強くなる５℃付近が良い。これらの温度域でマイクロ波が印加することで食品などの対象物の表面の水分子の凝集を効率的に抑制し、氷結晶核の生成も抑制して凍結せずに内部の冷却が進んでいく。この結果、食品表面が凍結することなく、内部との均温化を図ることができる。
【００５２】
さらに、食品プレート２０に支持部２２を備えているので下方側に冷気が流れる冷気通風路２３が形成され、貯蔵室１１の冷気循環を妨げることなく、食品１２の表面全体への冷気の伝熱を加速することができる。また、貯蔵室１１の筐体面に食品１２が接触して載置する場合、食品１２と筐体の接触面からはマイクロ波が入射しにくいが、食品プレート２０で筐体面から食品を浮かすことで、食品表面全体からマイクロ波が入射して電波の照射ムラを抑制することができ、食品表面が凍結するのを防止することが可能となる。食品表面と内部が均温化しつつ凍結温度まで低下してくことで、細かな氷結晶が均質に生成されて高品位な冷凍を実現できる。特に、冷凍したい食品の突起部や角、端部から凍結が起こりやすいが、それらの部位にマイクロ波が集中しやすいという特性によって対象物の一部が凍結するという事態を防ぐことができる。
【００５３】
食品１２へ印加するマイクロ波の電力量としては食品１２を冷却するエネルギーよりも小さく設定する。実験的には１５０ｇの豆腐の場合、１Ｗ印加すれば凍結せずに温度低下していくことが確認できている。図５に示すようにマイクロ波が印加されている間、貯蔵室内は−１０℃から対象物の凍結点までの温度帯の間の一定温度で保持される。ここでは、一例として−１０℃で維持する。−１０℃雰囲気でマイクロ波が印加された状態では、食品の凍結点が過ぎても凍結することなく、温度低下していく。食品１２の温度が凍結点を通過して貯蔵室１１との温度差が小さくなってくると、貯蔵室１１の冷却エネルギーが食品１２へ伝達されにくくなり、温度低下も緩やかになり一定温度に保持される。
【００５４】
例えば、貯蔵室１１が−１０℃で１Ｗのマイクロ波を印加した豆腐１５０ｇでは、豆腐の品温が−４℃から−５℃で温度変化が小さくなって一定温度に維持される。その後、食品表面温度が急激に凍結点、例えば０〜−２℃に上昇したことを温度検知器３０で検知した時点で貯蔵室１１内を−２０℃になるように急激に温度低下させる。
【００５５】
食品１２の温度が凍結点に数秒の内に上昇する際、食品中には均一で小さな氷結晶が形成される。このような現象は、食品の冷却時に温度ムラが生じると起きない。一般的には凍結点に到達した部分から氷結晶が生成し、０〜−５℃の氷結晶生成帯を通過して氷結晶が成長した状態となり、冷凍品質の劣化を招く。しかし、食品の表面と内部の温度ムラとして約３℃以内に抑えれば、凍結点を過ぎても凍らずに温度低下し、凍結点を過ぎてから数秒間で細かく小さな氷結晶が生成させることが可能である。その後、氷結晶が成長しないように急速凍結することで氷結晶の成長を最低限に抑えて冷凍することができる。
【００５６】
以上のように、食品１２と貯蔵室１１との間に食品プレート２０を備えることで冷気が通風できる空間ができ、また、食品プレート２０に設けた開口部２１から冷気が対象物全体に接触するので、食品表面部の均温化が図れる。また、食品が貯蔵室１１に浮いた状態であることからマイクロ波が食品の全表面から入射してマイクロ波の電波ムラも抑制されて、食品表面が凍結するのをムラなく防止できる。その結果、食品表面と内部を均温化させて冷却することができるので、凍結点以下でも凍らず、凍結し始める際には数秒で小さな氷結晶が均一に生成されて高品位な冷凍が可能となる。
【００５７】
また、本実施の形態においては、マイクロ波を冷凍の際に照射しているが、例えば、冷却と加熱の同時を実現している貯蔵室１１に解凍機能を備えた貯蔵室に適用することができ、その場合であっても、同様に、食品が貯蔵室１１に浮いた状態であることからマイクロ波が食品の全表面から入射してマイクロ波の電波ムラも抑制されて、食品表面がムラなく解凍することが可能となる。
【００５８】
よって、冷凍の際の高品質なムラのない冷凍と、解凍の際のムラのない加熱とを両立することが可能となり、保鮮性を保つ高品質の解凍機能付き貯蔵室１１を実現することが可能となる。
【００５９】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２における冷蔵庫内の貯蔵室の概略構成を示す模式図であり、図７は本発明の実施の形態２における貯蔵室の概略構成を示す模式図である。
【００６０】
本発明の実施の形態２に係る冷蔵庫は、食品プレート２０を収納物ケース１３の上下方向の任意の高さに設置可能な点が実施の形態１に係る冷蔵庫と異なっており、その他の構成については実施の形態１に係る冷蔵庫と同じであるので、相違点について説明する。
【００６１】
図６および図７において、収納物ケース１３の両側壁面に一対の支持体３２を２箇所以上備えている。支持体３２は食品プレート２０が載るように側壁面の前面から奥にかけて、該側壁面から突出するように形成されている。支持体３２に平面状の食品プレートを載せることで食品の形状、種類に応じて任意の高さに設置させることができる。食品プレート２０をいずれの支持体３２に載せるかは、貯蔵室１１内のマイクロ波の電波分布との兼ね合いで選択する。
【００６２】
貯蔵室１１内にマイクロ波を印加すると、貯蔵室１１内に電波の強弱の分布が生じる。その電波ムラは貯蔵室１１に３次元的に存在しているので、例えば底面と中央部の断面では電波ムラが異なった状態になる。なお、電波分布は、高さ方向においては、連続的に変化している。
【００６３】
例えば、貯蔵室１１内の底面付近では中央部が強い電波分布が発生し、貯蔵室１１の中間高さでは中央部以外に数箇所の強い電波分布を持つ場合がある。このような電波分布に対し、形状が小さな食品は底面付近に設置させる。この場合、中央部に電波が集中しているので効率的に電波を照射させることができる。反対に表面積が大きな食品は電波強度の強い分布が広範囲に分布している中間高さに設置することで食品全体に電波を照射させることができる。
【００６４】
このように、食品プレートの高さを変えるだけで食品の形状に適したマイクロ波の加熱分布を選択できるので、食品表面部の電波照射分布の均一化を図ることができる。さらに、食品を重ねて収納する場合も加熱プレートを使用すれば食品と食品の間に隙間が維持されて冷気の流れが遮断されずに食品が冷却され、保存中の品質向上もできる。
【００６５】
（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３における冷蔵庫内の貯蔵室の概略構成を示す模式図であり、図９は本発明の実施の形態３における貯蔵室の概略構成を示す斜視図である。
【００６６】
実施の形態３は食品プレートの下部に受け皿を有する点が、実施の形態１及び２と異なっており、その他の構成については実施の形態１と同じであるので、相違点について説明する。
【００６７】
図８及び図９に示すように、本発明の実施の形態３に係る冷蔵庫の貯蔵室１１には、受け皿３３が配置されている。受け皿３３の上方に食品プレート２０が設置されている。受け皿３３はマイクロ波を透過するか誘電率の小さな材質が好ましい。例えば、プラスチック材やガラス、陶器などで−２０℃〜１００℃の環境でも変形しないものが良い。耐熱および耐冷温度が−３０℃〜１２０℃ならさらに良い。
【００６８】
食品プレート２０の下方に受け皿３３を設置し、冷凍済みの食品を食品プレート上に置いてドアを閉め、マイクロ波を印加する。冷凍状態の食品はマイクロ波の印加によって氷結晶が解け始め、解凍される。解凍が進むにつれてエビなど氷の厚い膜で覆われたものでは溶け出した水に食品が浸って水っぽくなってしまうが、食品プレート２０の開口部２１から水滴のみが受け皿３３上に滴下することで食品は水っぽくならずにかつ、収納物ケース１３内も汚さずに済む。
【００６９】
また、冷凍あるいは冷蔵温度下でマイクロ波を印加するので、解凍しすぎることもない。マイクロ波の印加や停止は温度検知器３０の検知信号によって制御され、マイクロ波印加後は温度検知器３０の検知情報が例えば−２℃で食品の表面温度が凍結温度（融解温度）に到達したと判断してマイクロ波の印加を停止するように制御装置３１で制御される。
【００７０】
マイクロ波の印加停止後は、冷蔵温度（１℃以上）に貯蔵室１１内の温度を保持することで解凍後の食品をそのまま放置しても保存が可能となる。使用後の受け皿３３は取り出して、解凍時に滴下した水を捨てて洗ってから収納物ケース１３に戻せば、収納物ケース１３内を清潔に保持することができる。
【００７１】
（実施の形態４）
図１０は、本発明の実施の形態４における冷蔵庫内の貯蔵室の概略構成を示す模式図である。実施の形態４は食品プレート２０が収納物ケース１３内を回転する点が実施の形態１〜３と異なっており、その他の構成については実施の形態１または２と同じであるので、相違点について説明する。
【００７２】
図１０において食品プレート２０は支軸３４を介してモータ３５と連結している。支軸３４から食品プレート２０の着脱は自在に行える。食品プレート２０は円形に形成されていて、複数の開口部２１が同心円上に設けられている。食品プレート２０はモータ３５によって１８０℃回転すると反転するように回転運動を行う。このように食品プレート２０が回転することによって、食品プレート２０上の食品に印加されるマイクロ波の加熱分布が定期的に変化して、停止状態の食品よりもムラなくマイクロ波が照射される。
【００７３】
冷凍していく場合も解凍する場合も食品表面全体にマイクロ波が照射されるとともに食品への加熱ムラも改善されて、冷凍時の表面凍結防止や解凍ムラが抑制される。よって、冷凍と解凍の両者とも温度均一化が図れ、高品位な冷凍と解凍が実現できる。
【００７４】
（実施の形態５）
［冷蔵庫の構成］
図１１は本発明の実施の形態５における冷蔵庫の正面図、図１２は図１１中のＡ−Ａ断面を示す側面断面図である。
【００７５】
図１１、図１２において、本発明の実施の形態５における冷蔵庫１００の冷蔵庫本体である断熱箱体１０１は、主に鋼板を用いた外箱１０２と、ＡＢＳなどの樹脂で成型された内箱１０３と、外箱１０２と内箱１０３との間の空間に発泡充填される硬質発泡ウレタンなどの発泡断熱材とで構成されている。また、断熱箱体１０１は、周囲と断熱され、仕切壁によって複数の貯蔵室に断熱区画されている。具体的には、断熱箱体１０１には、最上部に第一の貯蔵室としての冷蔵室１０４、その冷蔵室１０４の下部に第四の貯蔵室としての第二の冷凍室１０５と第五の貯蔵室としての製氷室１０６が横並びに設けられ、その第二の冷凍室１０５と製氷室１０６の下部に第二の貯蔵室としての第一の冷凍室１０７が設けられ、そして最下部に第三の貯蔵室としての野菜室１０８が設けられている。
【００７６】
一般に冷蔵室１０４は回転式の冷蔵室扉１０４ａを有し、第二の冷凍室１０５、製氷室１０６、第一の冷凍室１０７、野菜室１０８は、それぞれレール（図示しない）等で構成された引出し扉１０５ａ、１０６ａ、１０７ａ、１０８ａを有する。
【００７７】
また、引出し扉を有したそれぞれの貯蔵室は、レール（図示しない）等に載置されたケースを有し、第二の冷凍室１０５には冷凍室ケース１０５ｂ、製氷室１０６には貯氷ケース１０６ｂ（図示せず）、冷凍室には冷凍室上段ケース１０７ｂ、冷凍室下段ケース１０７ｃ、野菜室１０８には野菜室上段ケース１０８ｂ、野菜室下段ケース１０８ｃが配置されている。
【００７８】
冷蔵室１０４は冷蔵保存のために、被冷却物（食品）が凍らない温度である冷蔵温度帯、通常１℃〜５℃に設定される第一の収納区画１０４ｂと、冷蔵温度帯より低い温度帯として例えば食品の凍結温度より低い約−１０℃の凍結温度に設定することのできる第二の収納区画１０４ｃとを備える。
【００７９】
野菜室１０８は冷蔵室１０４と同等の冷蔵温度帯もしくは冷蔵温度帯よりも若干高い温度設定である野菜温度帯２℃〜７℃に設定されている。第一の冷凍室１０７は冷凍温度帯に設定されており、冷凍保存のために通常−２２℃〜−１５℃で設定されているが、冷凍保存状態の向上のために、例えば−３０℃や−２５℃の低温で設定されることもある。第二の冷凍室１０５は、第一の冷凍室１０７と同等の冷凍温度帯または冷凍温度帯よりも若干高い温度設定−２０℃〜−１２℃に維持される。第二の冷凍室１０５は製氷室１０６に並設された独立扉を備える貯蔵室である。製氷室１０６は、冷蔵室１０４内の貯水タンク（図示せず）から送られた水で室内上部に設けられた自動製氷機（図示せず）で氷を作り、室内下部に配置されている貯氷ケース１０６ｂに貯蔵する。
【００８０】
断熱箱体１０１の天面部は冷蔵庫の背面方向に向かって階段状に凹みを設けた形状であり、この階段状の凹部に機械室１０１ａが形成されている。機械室１０１ａには、圧縮機１０９、水分除去を行うドライヤ（図示せず）等の冷凍サイクルの高圧側構成部品が収容されている。すなわち、圧縮機１０９を配設する機械室１０１ａは、冷蔵室１０４内の最上部の後方領域に食い込んで形成されることになる。
【００８１】
このように、手が届きにくくデッドスペースとなっていた断熱箱体１０１の最上部の貯蔵室後方領域に機械室１０１ａを設けて圧縮機１０９を配置することにより、従来の冷蔵庫で、使用者が使いやすい断熱箱体１０１の最下部にあった機械室のスペースを貯蔵室容量として有効に転化することができ、収納性や使い勝手を大きく改善することができる。
【００８２】
冷凍サイクルは、圧縮機１０９と凝縮器と減圧器であるキャピラリーと冷却器１１２とが順に設けられた一連の冷媒流路から形成されており、冷媒として炭化水素系冷媒である例えばイソブタンが封入されている。
【００８３】
圧縮機１０９はピストンがシリンダ内を往復動することで冷媒の圧縮を行う往復動型圧縮機である。なお、断熱箱体１０１に、三方弁や切替弁を用いる冷凍サイクルの場合は、それらの機能部品が機械室１０１ａ内に配設されている場合もある。
【００８４】
また、本実施の形態では冷凍サイクルを構成する減圧器をキャピラリーとしたが、パルスモーターで駆動する冷媒の流量を自由に制御できる電子膨張弁を用いてもよい。
【００８５】
第一の冷凍室１０７の背面には冷気を生成する冷却室１１０が設けられ、第二の冷凍室１０５および製氷室１０６、第一の冷凍室１０７と断熱区画するために構成された奥面仕切壁１１１が構成されている。冷却室１１０内には、冷却器１１２が配設されており、冷却器１１２の上部空間には強制対流方式により冷却器１１２で冷却した冷気を冷蔵室１０４、第二の冷凍室１０５、製氷室１０６、第一の冷凍室１０７、野菜室１０８に送風する冷却ファン１１３が配置されている。
【００８６】
また、冷却器１１２の下部空間には冷却時に冷却器１１２やその周辺に付着する霜や氷を除霜するためのガラス管製のラジアント加熱手段１１４が設けられている。ラジアント加熱手段１１４の下部には、除霜時に生じる除霜水を受けるためのドレンパン１１５が設けられ、該ドレンパン１１５の最深部から下方に向かって延びるようにドレンチューブ１１６が設けられている。ドレンチューブ１１６の下方には、蒸発皿１１７が配置されている。
【００８７】
第二の収納区画１０４ｃは、冷蔵室１０４内の最下段に設けられた庫内断熱箱体１１８で構成され、食品１２０を冷凍、解凍、保存する空間として設けられている。庫内断熱箱体１１８には前面開口部が形成されている。また、庫内断熱箱体１１８には、前面開口部を閉塞する断熱扉１２１が設けられており、パッキン１２２によって断熱扉１２１と庫内断熱箱体１１８の間を空気的に遮断し、第二の収納区画１０４ｃは密閉状態に保たれている。
【００８８】
なお、庫内断熱箱体１１８の底面は、冷蔵室１０４と第一の冷凍室１０７および製氷室１０６とを断熱する第一の仕切壁１２３と一体に構成してもよく、庫内断熱箱体１１８の背面は、冷蔵室背面部材１２４と一体に構成してもよく、庫内断熱箱体１１８の左面は断熱箱体１０１左面と一体に構成してもよい。
【００８９】
冷蔵室背面部材１２４と断熱箱体１０１との間には、冷却ファン１１３により送出された冷気を冷蔵室１０４へ搬送する搬送風路１２５が配設されている。庫内断熱箱体１１８背面上部には、搬送風路１２５の冷気を第二の収納区画１０４ｃに導入するための第二の収納区画用吐出口１１８ａが設けられ、庫内断熱箱体１１８天面奥部には、第一の収納区画１０４ｂより冷気を導入する通気口１１８ｂが設けられている。吐出口１１８ａおよび通気口１１８ｂはダンパ１１９によって開閉自在に構成されている。庫内断熱箱体１１８背面下部には、第二の収納区画１０４ｃを冷却した冷気が吸い込まれる吸入口１１８ｃが設けられている。吸い込まれた冷気は、再び冷却器１１２で熱交換され、冷たい冷気となり、循環を繰り返すことで第二の収納区画１０４ｃの冷却が行われる。
【００９０】
なお、本実施の形態においてダンパ１１９は開口部を選択することができるシングルダンパとしたが、これに限定されない。例えば、ダンパ１１９をツインダンパとしてもよい。この場合、吐出口１１８ａと通気口１１８ｂの開閉を別々に制御できるようにすることで、第二の収納区画１０４ｃの温度をより繊細に制御することができる。
【００９１】
なお、冷凍サイクルには様々な方式が考えられる。例えば、圧縮機を用いる蒸気圧縮式冷凍システムや、吸収式冷凍システムや、ペルチェ式冷凍システム等を用いることができる。
【００９２】
第二の収納区画１０４ｃ内部には箱体１２６が配置されている。この箱体１２６は、断熱扉１２１に面する壁が開放されていて、かつ、他面は略閉塞されるよう形成されている。箱体１２６の開放部分が、開放部１２６ａを構成する。一方、断熱扉１２１には蓋体１２７が取り付けられている。この蓋体１２７は、断熱扉１２１が閉状態では、箱体１２６の開放部１２６ａにその一部が入り込み、箱体１２６を略密閉し、独立収納区画１２８を形成している。本実施の形態では、箱体１２６と蓋体１２７は、ステンレス、アルミ、鋼板などの金属で構成されている。したがって、独立収納区画１２８の内壁面は金属で覆われていることになる。なお、箱体１２６と蓋体１２７は必ずしもその全てを金属で構成する必要はなく、例えば独立収納区画１２８の内壁面だけでも良い。具体的な方法としては、内壁に金属板を貼り付けたり、蒸着工法等で金属皮膜を形成したりしても良い。
【００９３】
さらに、断熱扉１２１を透明すなわち光透過性の高い樹脂、あるいはガラスで成形するとともに、蓋体１２７を電磁波が漏洩しない径の複数の孔を設けた施した金属で形成することで、電磁波の漏洩を防止し、かつ第二の収納区画１０４ｃ内部の視認性を向上することが可能となる。
【００９４】
本実施の形態において蓋体１２７は、金属板にパンチング加工（直径６ｍｍ）を施した物を使用している。また、透明でかつ耐熱性を有した樹脂としては、例えばポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリシクロオレフィン等があるが、これに限るものではない。
【００９５】
本構成にすることで、第二の収納区画１０４ｃすなわち独立収納区画１２８内部をパンチングの孔を通して確認することができるので、使用者の使い勝手を向上することができる。
【００９６】
また蓋体１２７はパンチングを施した金属ではなく、金属メッシュで構成しても同様の効果が得られる。その際にもメッシュは電磁波が漏洩しない目開きにする必要がある。
【００９７】
さらに、断熱扉１２１を透明の樹脂あるいはガラスで構成するとともに、透明な樹脂あるいはガラスで構成された蓋体１２７に可視光域において透明な導電性膜を備えることで、第二の収納区画から電磁波が漏洩することを防止するとともに、第二の収納区画内の視認性を更に高めることが可能となる。透明の導電性膜としては、酸化錫あるいは、酸化インジウムに酸化錫を添加したものあるいは、酸化錫化合物にアンチモン、フッ素を添加したものあるいは、酸化亜鉛にアルミニウムを添加したもののうち少なくとも１種類を成分としたものが挙げられるが、これに限るものではない。
【００９８】
蓋体１２７に透明の導電性膜を備えることにより、パンチングを施した金属や金属メッシュで構成した蓋体１２７に比べて、第二の収納区画１０４ｃの内部を金属で遮ることが無い。そのため、より視認性を向上することが可能になり、使用者の使い勝手を向上することが可能となる。
【００９９】
なお、本実施の形態において断熱扉１２１と蓋体１２７を別構成としたが、蓋体１２７が断熱扉１２１を兼ねる構成にしても同様の効果を得ることができるとともに、より視認性を向上することが可能となる。
【０１００】
第二の収納区画１０４ｃ内の箱体１２６内には、食品（被冷却物）１２０を載置して収納するケース１２９が設けられており、使用者は、断熱扉１２１を開くことによりケース１２９を手前方向に引き出し、食品１２０の出し入れをすることができる。なお、断熱扉１２１の開放動作としては様々なものが考えられ、断熱扉１２１の上下辺のいずれかを軸にして回転させても良く、また、断熱扉１２１の左右辺を軸にして回転させても良い。さらには、スライドレール等を用いて断熱扉１２１を手前方向に水平移動させても良い。また、ケース１２９は、断熱扉１２１の動作に連動してもしなくてもどちらでも良く、本実施の形態における効果に変わりはない。
【０１０１】
箱体１２６の天面にはアンテナ１３０が設けられ、電磁波発生装置１３１と同軸ケーブル等で電気的に接続されている。また、同じく箱体１２６の天面には温度検知器１３２が設けられ、制御装置１３３と電気的に接続されている。さらにこの制御装置１３３は、電磁波発生装置１３１とも電気的に接続されている。電磁波発生装置１３１は、半導体素子を用いて構成された電磁波波発振器（図示せず）と、電磁波発振器の出力信号を増幅する、半導体素子を用いて構成された電磁波増幅器（図示せず）とで構成される。電磁波増幅器の半導体素子には、ＧａＮ材料を利用した電界効果トランジスタが用いられる。
【０１０２】
なお、電磁波増幅器はＧａＮ材料の他に、ＳｉやＧａＡｓ、ＳｉＣなどその他の半導体素子を用いてもよい。また、アンテナ１３０や温度検知器１３２は、必ずしも箱体１２６の天面にある必要はなく、背面や側面、底面にあっても良い。また、温度検知器１３２には様々な方式が考えられるが、例えば、赤外線を検知できる赤外線センサや、温度による抵抗値の変化を利用したサーミスタ等を用いると良い。
【０１０３】
また、前述した圧縮機１０９、冷却ファン１１３、ラジアント加熱手段１１４、ダンパ１１９は、制御装置１３３と電気的に接続されている。
【０１０４】
［冷蔵庫の動作及び作用］
以上のように構成された本実施の形態の冷蔵庫１００について、以下その動作、作用を説明する。
【０１０５】
まず、冷凍サイクルの動作について説明する。庫内の設定された温度に応じて制御装置１３３からの信号により冷凍サイクルが動作して冷却運転が行われる。圧縮機１０９の動作により吐出された高温高圧の冷媒は、凝縮器（図示せず）である程度凝縮液化し、さらに冷蔵庫本体である断熱箱体１０１の側面や背面、また断熱箱体１０１の前面間口に配設された冷媒配管（図示せず）などを経由し断熱箱体１０１の結露を防止しながら凝縮液化し、キャピラリーチューブ（図示せず）に至る。その後、キャピラリーチューブでは圧縮機１０９への吸入管（図示せず）と熱交換しながら減圧されて低温低圧の液冷媒となって冷却器１１２に至る。
【０１０６】
ここで、低温低圧の液冷媒は、冷却ファン１１３の動作により各貯蔵室内の空気と熱交換され、冷却器１１２内の冷媒は蒸発気化する。この時、冷却室１１０内で各貯蔵室を冷却するための冷気を生成する。低温の冷気は、風路やダンパによって、冷蔵室１０４、第二の冷凍室１０５、製氷室１０６、第一の冷凍室１０７、野菜室１０８に分流される。そして、分流された冷気によって、それぞれの目的温度帯にまで各室内は冷却される。
【０１０７】
次に、第二の収納区画１０４ｃにおいて、冷凍および保存を行う際の冷却について説明する。冷却室１１０内に配置された冷却器１１２は、冷凍サイクルによって、−４０℃〜−２０℃程度に冷却される。これによって冷却室１１０内の空気が冷却され、冷却された空気は、冷却ファン１１３によって吐出口１１８ａを通り第二の収納区画１０４ｃ内に送出される。このとき、ダンパ１１９は第二の収納区画１０４ｃ内を設定温度に保つように吐出口１１８ａを開閉し、第二の収納区画１０４ｃに送出される冷気の量を調節する。
【０１０８】
吐出口１１８ａの下流側には箱体１２６が配置されており、吐出口１１８ａから第二の収納区画１０４ｃ内に送出された冷気は、箱体１２６に当接し、箱体１２６自体を冷却する。前述したように、箱体１２６は、少なくともその一部に金属が用いられているため、その良好な熱伝導性により箱体１２６全体をすばやく、かつ、均一に冷却することが可能である。この時、断熱扉１２１に取り付けられた蓋体１２７も箱体１２６と同一の金属で構成されているため、熱伝導性が良く、すばやく均一に冷却されることになる。したがって、箱体１２６と蓋体１２７に囲まれた独立収納区画１２８内は、温度分布のばらつきを最小限に抑えて均一に冷却されることとなる。また、金属の箱体１２６に積極的に冷気を当接させることにより、箱体１２６を急速に冷却し、それによって、独立収納区画１２８内に収納された食品１２０を急速に冷凍することが可能となる。
【０１０９】
第二の収納区画１０４ｃ内を循環し、箱体１２６を冷却した冷気は、吸入口１１８ｃから冷却室１１０に帰還し、冷却器１１２によって再び冷却される。
【０１１０】
箱体１２６の天面に取り付けられた温度検知器１３２は、独立収納区画１２８内部の空気温度、ケース１２９、または、食品１２０の温度を検知することができる。この温度情報は、電気的に接続された制御装置１３３に電気信号として送られ、制御装置１３３は、事前に設定された温度になるよう、冷却ファン１１３や冷凍サイクルを適切に制御する。具体的には、制御装置１３３は、冷却ファン１１３や冷凍サイクルの運転間隔を可変させる。
【０１１１】
なお、冷凍サイクルに蒸気圧縮式冷凍システムを用いる場合には、制御装置１３３は、圧縮機１０９の回転数を制御して、冷却器１１２の温度自体を可変させることも可能である。
【０１１２】
また、本実施の形態では、第二の収納区画１０４ｃの設定温度を、約−１０℃とし、解凍の手間削減と長期保存を両立させることができる。なお、第二の収納区画１０４ｃの設定温度は、通常の冷凍温度である−２０℃程度にすることで、より長期の保存を安心して行うことができるなど、温度帯により使い勝手が異なるため、この温度帯に限るものではない。
【０１１３】
上述したように、本実施の形態５では、独立収納区画１２８内は、温度検知器１３２、制御装置１３３、冷凍サイクル、及びその他の冷却手段によって約−１０℃に温度調整されている。仮に、この独立収納区画１２８内のケース１２９に、比較的高温である約１５℃程度の食品１２０を収納するとする。独立収納区画１２８内は約−１０℃に温度調節されているため、収納された食品１２０は周囲から熱を奪われ、徐々に温度が低下していく。この食品１２０の温度は、箱体１２６の天面に設けられた温度検知器１３２によって検知され、５℃まで低下したところで、制御装置１３３から電磁波発生装置１３１に信号が送られ、電磁波発生装置１３１で電磁波を発生させる。この電磁波の周波数は２．５４ＧＨｚである。この電磁波は、電気的に接続された同軸ケーブル等でアンテナ１３０に送られ、アンテナ１３０から食品１２０に対して照射される。この時、食品１２０に印加する電力は約０．１〜３Ｗであり、食品１２０を冷却するエネルギーよりも十分に小さく、電磁波を照射することで食品１２０が温度上昇することはない。なお、電磁波の周波数を２．５４ＧＨｚであるとしたが、本実施の形態での効果はこの周波数に限定されるものではなく、例えば、３００ＭＨｚ以上３ＴＨｚ以下であれば良い。
【０１１４】
ここで、食品１２０は、肉などの内部に水分を含んだ食品であるとする。電磁波を照射しない場合は、食品１２０は、その表面から中心部に向かって徐々に凍結していくことになる。一方、電磁波を照射した食品１２０は、表面温度の低下を抑制することができるので、表面から先に凍結していくことを抑制することができ、表面温度の低下を抑制した上で食品１２０の内部温度も序々に低下していくので、食品１２０の内外温度差を抑えながら冷却することが可能となり、進行速度の極めて速い凍結が食品１２０内部で生じる。
【０１１５】
また、食品１２０の内外温度差を抑えながら冷却するためには、電磁波の照射に加えて、独立収納区画１２８内部を比較的温度変化の少ない安定状態に維持する必要があり、箱体１２６と蓋体１２７が金属で構成されていることは、温度分布のばらつきを抑制し、運転中の温度変化幅を少なくすることに寄与している。
【０１１６】
またさらに、使用者の安全上、電磁波が独立収納区画１２８外に漏洩することを防止する必要があり、箱体１２６と蓋体１２７が金属であることは、この目的に合致しているものである。なお、箱体１２６と蓋体１２７の嵌合部は電磁波が漏れないような構成になっている。また、電磁波漏洩防止という観点においても、箱体１２６と蓋体１２７はその全てを金属で構成する必要はなく、独立収納区画１２８の内壁面のみで良い。
【０１１７】
次に、第二の収納区画１０４ｃにおいて、解凍を行う際の冷却について説明する。解凍時、吐出口１１８ａはダンパ１１９により閉塞される。冷却室１１０内に配置された冷却器１１２は、冷凍サイクルによって、−４０℃〜−２０℃程度に冷却される。これによって冷却室１１０内の空気が冷却され、冷却ファン１１３によって強制的に送り出された冷気は搬送風路を通り第一の収納区画１０４ｂへ送出される。第一の収納区画１０４ｂを冷却し、温度の上がった冷気は通気口１１８ｂを通り第二の収納区画１０４ｃ内に送出される。
【０１１８】
前述の通り、第一の収納区画１０４ｂは１℃〜５℃に設定されているため、第二の収納区画１０４ｃには、１℃〜５℃程度の冷気が送出されることになる。従って、第二の収納区画１０４ｃを冷蔵温度に設定することができる。
【０１１９】
通気口１１８ｂの下流側には箱体１２６が配置されており、通気口１１８ｂから第二の収納区画１０４ｃ内に送出された冷気は、箱体１２６に当接する。前述したように、箱体１２６は、少なくともその一部に金属が用いられているため、その良好な熱伝導性により箱体１２６全体をすばやく、かつ、均一な温度にすることが可能である。従って、第二の収納区画１０４ｃを、冷凍および保存のための温度設定である約−１０℃から解凍に適した冷蔵温度に昇温する時間を短縮することができる。昇温時間の短縮は、解凍時間の短縮に繋がるため、使用者の使い勝手を向上させ、消エネ性を向上させることができる。
【０１２０】
第二の収納区画１０４ｃ内を循環し、箱体１２６を冷却した冷気は、吸入口１１８ｃから冷却室１１０に帰還し、冷却器１１２によって再び冷却される。
【０１２１】
ここで、本実施の形態５の冷蔵庫において、解凍実験を行った結果を以下に示す。実施例として、電磁波発生装置１３１の出力を２０Ｗとし、第二の収納区画１０４ｃの温度を５℃として解凍を行った結果、解凍時間は５０分要したが、解凍後の温度を２３箇所測定した結果、温度ムラは約３℃しかなかった。一方、比較例として、電子レンジなどを想定して電磁波の出力を３００Ｗ程度に上げた場合では、解凍後の温度ムラは約２０℃程度あった。なお、一般的な解凍方法（冷蔵庫内で解凍する場合）では、解凍ムラは約３℃であったが、解凍に約２０時間も要した。
【０１２２】
この結果、本実施の形態の冷凍装置は、解凍後の温度ムラを低減し、さらに解凍の時間を短縮することが可能となることが示された。
【０１２３】
本実施の形態では解凍に使用する電磁波の電力、つまり電磁波発生装置１３１の出力を２０Ｗで行ったがこれに限るものではなく、解凍に使用する電力は１００Ｗ以下、望ましくは５０Ｗ以下が温度ムラを低減できるため、望ましい。
【０１２４】
さらに本実施の形態では温度ムラを低減できるので、冷凍食品を例えば−５℃〜−１０℃まで解凍して包丁などで必要な分だけカットし、残りを再凍結することが可能となる。
【０１２５】
また、温度検知器１３２が解凍終了を検知すると、自動的に制御装置１３３より解凍終了の信号を発信し、電磁波発生装置１３１の出力を停止することができるため、使用者は過熱の心配をする必要がない。なお、冷蔵庫１００にブザーや光などの報知手段を設け、使用者に解凍終了を知らせることで、解凍後の取り出し忘れを防止することができる。万が一、解凍後の食品の取り出しを忘れた場合も、第二の収納区画１０４ｃは約−１０℃に設定することができるため、食品等の傷みを抑制し安心して保存することができる。
【０１２６】
独立収納区画１２８にはケース１２９が配置されているが、使用者は断熱扉１２１を開放し、ケース１２９を手前側に引き出すことができる。この状態で、食品等の食品１２０をケース１２９内に載置した後、再びケース１２９を元の位置に戻し、断熱扉１２１を閉めることになる。ケース１２９が無い場合を考えると、独立収納区画１２８の奥側へは手が届きにくかったり、また、手前側に食品１２０を多数収納した場合には、奥側のスペースにアクセスしづらくなったり、収納性が落ちることになる。ケース１２９を用い、手前に引き出せるように構成することにより、ケース１２９の奥側のスペースへの食品１２０の収納性を向上させ、利便性を向上させることができる。また、前述したように、独立収納区画１２８の少なくとも内壁は金属で構成されており、ケース１２９内部もすばやく温度分布のばらつきを最小限に抑えて、均一に冷却することが可能である。したがって、金属で囲まれた独立収納区画１２８内にケース１２９を配置することで、使用者の食品１２０の収納に際する利便性の向上と、温度分布のばらつきを抑えた均一な温度環境の維持を両立させていることになる。
【０１２７】
また、本実施の形態では、一般的な成人の使用者を想定した場合、第二の収納区画１０４ｃは腰程の高さに位置するため、ケース１２９の引出し操作および食品１２０の出し入れの姿勢を自然にすることができ、ケース１２９内の視認性も良好である。第二の収納区画１０４ｃは解凍室としても使用されるため、一般的な冷蔵庫の機能である保存ではなく調理を行うことになるため、庫内に食品１２０を入れている時間が短くなる。従って、その開閉頻度は増加する可能性があるため、楽な姿勢で使え、視認性がよいことは、使い勝手の向上に非常に有効であるといえる。
【０１２８】
また、断熱扉１２１を開放すると、冷蔵庫１００外の暖気が、独立収納区画１２８内部に流入することになるが、独立収納区画１２８内壁は金属で構成されているため、一旦温度上昇したとしてもすばやく設定温度まで復帰することができる。
【０１２９】
本実施の形態では、電磁波発生装置１３１に、半導体素子を用いた電磁波発振器と電磁波増幅器を用いている。そのため、従来、食品の加熱に多く使われている電磁波発生装置であるマグネトロンに比べ設置スペースを小さくすることができる。また、マグネトロンは単一周波数しか発生することができないため、調理区画内で共振を起こし、共振点の部分のみが加熱されるなど温度ムラの原因となることから、調理区画内にスタラーファンなどの電磁波攪拌器を設ける必要があった。しかし、半導体素子を用いた電磁波発振器は動作中に周波数を変動させることができるため、周波数を変動させることで、共振点を遷移させることができ、電磁波攪拌器を必要としない。従って、独立収納区画１２８の庫内容積を小さくすることができるため、箱体１２６の設置スペースも削減することができる。これにより、第一の収納区画１０４ｂの収納性の向上と、第二の収納区画１０４ｃを低温に維持するのに必要なエネルギーの削減による省エネ性の向上を実現することができる。さらに、食品１２０の電磁波吸収特性に合わせた周波数を照射することも可能となるため、照射効率を高めることができ、さらに省エネ性を向上させることができる。
【０１３０】
電磁波発生装置１３１は電磁波を発生する際に発熱を伴うが、本実施の形態において、電磁波発生装置１３１は冷蔵室１０４の背面に設置されているため、隣接する庫内温度を最小に抑えることができ、省エネ性を著しく低下させることはない。
【０１３１】
なお、本実施の形態では電磁波発生装置１３１を断熱箱体１０１背面に設置したが、断熱箱体１０１の外側、例えば、機械室１０１ａ内や断熱箱体１０１天面に設置しても、同様の効果が得られる。また、電磁波発生装置１３１が低出力であり、表面温度上昇幅が小さい場合は、貯蔵室内に設置しても、省エネ性を著しく低下させることはない。
【０１３２】
以上のように、本実施の形態においては、冷蔵室１０４内には冷蔵温度帯で維持される第一の収納区画１０４ｂと、冷蔵温度帯より低い温度帯として例えば凍結温度より低い約−１０℃に維持される第二の収納区画１０４ｃとを有し、電磁波発生装置１３１より発振された電磁波を第二の収納区画１０４ｃに導入するものである。これにより、第二の収納区画において食品１２０の内外温度差を抑えながら冷却する高品位冷凍と解凍を実現することができるため、専用の貯蔵室を設ける必要が無く、冷蔵庫１００の収納性の低下を最小限に止めて、高品位冷凍と高品位解凍を実現することができる。
【０１３３】
また、電磁波発生装置１３１を、半導体素子を用いた電磁波発振器と電磁波増幅器からなるものとしたことで、マグネトロンなどに比べて電磁波発生装置１３１の設置スペースを小さくすることができるため、更に冷蔵庫の収納性を向上させることができる。
【０１３４】
また、半導体素子を用いた電磁波発振器は発生する電磁波の周波数を変動させることができるため、第二の収納区画１０４ｃ内に導入された電磁波の反射特性を変動させることで、スタラーファンなどの電磁波攪拌器を取り付ける必要がないため、第二の収納区画１０４ｃの設置スペースも削減することができる。これにより、更に冷蔵庫の収納性を向上させると共に、低温に維持される第二の収納区画１０４ｃを小さくすることによる省エネ性の向上を実現することができる。
【０１３５】
また、庫内断熱箱体１１８に第一の収納区画１０４ｂと第二の収納区画１０４ｃを連通する通気口１１８ｂを備えたことにより、解凍時に素早く第二の収納区画１０４ｃの温度を上昇させることができるため、解凍時間が短縮でき、より使用者の使い勝手を向上することができる。また、解凍時間の短縮は、省エネ性の向上にも寄与する。
【０１３６】
また、冷蔵室１０４を冷蔵庫１００の最上部に配置し、第二の収納区画１０４ｃを冷蔵室１０４の最下部に設けたことにより、一般的な成人の腰程の高さに第二の収納区画１０４ｃが位置するため、ケース１２９の引出し操作および食品１２０の出し入れの姿勢を自然にすることができ、ケース１２９内の視認性も良好であり、使い勝手を向上させることができる。
【０１３７】
また、第二の収納区画１０４ｃ内に、少なくとも１色以上のＬＥＤを設け、冷凍中もしくは解凍中にＬＥＤを発光させることで、独立収納区画１２８内での動作状況を解るようにすることで、使い勝手を向上することができる。
【０１３８】
また、冷凍中と解凍中でＬＥＤの色を変化させ、例えば、冷凍時には寒色系の青色（波長４５０ｎｍ前後）のＬＥＤを発光させ、解凍時には暖色系の赤色（波長６６０ｎｍ）などのＬＥＤを発光させることで、使用者が視覚的に第二の収納区画１０４ｃの動作状況を把握することができ、更なる使い勝手を向上するとともに、色彩感覚に訴えることでデザイン性を向上することができる。
【０１３９】
（実施の形態６）
図１３は本発明の実施の形態６における冷蔵庫の正面図、図１４は図１３中のＢ−Ｂ断面を示す側面断面図である。
【０１４０】
なお、実施の形態５と同様の構成および同様の技術思想が適用できる部分については、説明を省略するが、実施の形態５の構成に本実施の形態を組み合わせて実施することで不具合がない限り組み合わせて適用することが可能である。
【０１４１】
本実施の形態において、冷蔵室２０４は冷蔵保存のために凍らない温度である冷蔵温度帯、通常１℃〜５℃に設定される第一の収納区画２０４ｂと、冷蔵温度帯より低い温度帯として例えば凍結温度より低い約−１０℃の凍結温度に設定することのできる第二の収納区画２０４ｃとを備える。
【０１４２】
第二の収納区画２０４ｃは、冷蔵室２０４内の最上段に設けられた庫内断熱箱体２１８にて構成され、食品１２０を冷凍、解凍、保存する空間として設けられている。庫内断熱箱体２１８には前面開口部とそれを閉塞する断熱扉２２１が設けられており、パッキン１２２によって断熱扉２２１と庫内断熱箱体２１８の間を空気的に遮断し、第二の収納区画２０４ｃを密閉状態に保っている。
【０１４３】
なお、庫内断熱箱体２１８の天面は、断熱箱体１０１の天面と一体に構成してもよく、庫内断熱箱体２１８の背面は、冷蔵室背面部材１２４と一体に構成してもよく、庫内断熱箱体２１８の左面は断熱箱体１０１左面と一体に構成してもよい。
【０１４４】
冷蔵室背面部材１２４と断熱箱体１０１との間には、冷却ファン１１３により送出された冷気を冷蔵室１０４へ搬送する搬送風路１２５が設けられている。庫内断熱箱体２１８背面上部には、搬送風路１２５の冷気を第二の収納区画２０４ｃに導入するための第二の収納区画用吐出口２１８が設けられ、庫内断熱箱体１１８右面奥部には、第一の収納区画２０４ｂより冷気を導入する通気口２１８ｂが設けられている。吐出口２１８ａおよび通気口２１８ｂはダンパ１１９によって開閉自在に構成されている。庫内断熱箱体２１８背面下部には、第二の収納区画２０４ｃを冷却した冷気が吸い込まれる吸入口２１８ｃが設けられている。吸入口２１８ｃに吸い込まれた冷気は、再び冷却器１１２で熱交換され、冷たい冷気となり、循環を繰り返すことで第二の収納区画２０４ｃの冷却が行われる。
【０１４５】
なお、本実施の形態においてダンパ１１９は開口部を選択することができるシングルダンパとしたが、これに限定されない。例えば、ダンパ１１９をツインダンパとしてもよい。この場合、吐出口２１８ａと通気口２１８ｂを別々に制御できるようにすることで、第二の収納区画２０４ｃの温度をより繊細に制御することができる。
【０１４６】
なお、冷凍サイクルには様々な方式が考えられる。例えば、圧縮機を用いる蒸気圧縮式冷凍システムや、吸収式冷凍システムや、ペルチェ式冷凍システムや、それらの組み合わせ等を用いることができる。
【０１４７】
第二の収納区画２０４ｃ内部には、開放部１２６ａを有する箱体１２６と、開放部１２６ａを略閉塞する蓋体１２７が配置されている。
【０１４８】
第二の収納区画２０４ｃ内の箱体１２６内には、食品１２０を載置する載置盆２２９が設けられており、断熱扉２２１を開くことにより載置盆２２９を手前方向に引き出し、食品１２０の出し入れを可能にしている。また、載置盆２２９は、断熱扉２２１の動作に連動してもしなくてもどちらでも良く、本実施の形態における効果に変わりはない。
【０１４９】
［冷蔵庫の動作及び作用］
次に、以上のように構成された本実施の形態の冷蔵庫１００について、以下その動作、作用を説明する。
【０１５０】
本発明の実施の形態５と同様にして、本実施の形態においても、冷蔵室２０４内に設けられた第二の収納区画２０４ｃにおいて、高品位の冷凍と解凍を実現することができる。このとき、食品１２０には、電磁波が照射されるため、他の冷却物を一切入れることができない。従って、第二の収納区画２０４ｃは高品位冷凍／解凍を行うために、日頃からあまり多くの食品を入れておくことができない。本実施の形態では、第二の収納区画２０４ｃは冷蔵室２０４の最上段に設けられている。冷蔵室２０４の最上段は、使用者が最も視認し辛く、手が届き難いため、使い勝手が悪い領域である。従って、冷蔵室２０４最上段に第二の収納区画２０４ｃを設けることは、実使用上、第一の収納区画２０４ｂの収納性の低下を最低限に抑える構造といえる。
【０１５１】
さらに、本実施の形態では、断熱箱体１０１天面奥部に圧縮機１０９などを有する機械室１０１ａ設け、機械室１０１ａは、冷蔵室１０４内の最上部の後方領域に食い込んで形成されているため、冷蔵室２０４の最上段は、他の領域に比べて奥行きが小さくなっている。従って、最上段に第二の収納区画２０４ｃを設けることで、第二の収納区画２０４ｃの奥まで見渡すことが容易になる。
【０１５２】
冷蔵室２０４の最上段は、前述の通り手が届き難い場所であるが、第二の収納区画２０４ｃに載置盆２２９を設けることで、清掃を行い易く、使用者の使い勝手を上昇させることができる。なお、載置盆２２９を設置しなくてもよく、その場合は、断熱扉２２１は回転式扉または着脱式扉とする方が使い勝手が良い。
【０１５３】
なお、断熱扉２２１の上辺を軸として回転させる回転式扉にすると、使用者が閉め忘れる心配が無いため、安心して使用することができる。
【０１５４】
以上のように、本実施の形態においては、冷蔵室２０４を冷蔵庫１００最上部に配置し、通常手が届きにくい冷蔵室２０４最上段に第二の収納区画２０４ｃを設けることで、保存食品を多く貯蔵できない第二の収納区画２０４ｃ設置による、冷蔵室２０４の収納性低下の影響を実使用上最小限に抑えることができる。
【０１５５】
また、断熱箱体１０１天面奥部に圧縮機１０９などを有する機械室１０１ａ設けることで、冷蔵室２０４の最上段は、他の領域に比べて奥行きが小さくなるため、最上段に設けられた第二の収納区画２０４ｃは奥まで見渡すことが容易になる。
【０１５６】
（実施の形態７）
本発明の実施の形態７に係る冷蔵庫は、制御装置が、被冷却物の温度が凍結点以下の温度帯で一定時間保持されている状態で保冷室内の温度を急速に低下させるように制御する態様を例示するものである。
【０１５７】
図１５は、本実施の形態７における冷蔵庫の概略構成を示す模式図である。図１６は、本実施の形態７の冷蔵庫の動作（制御）と被冷却物及び貯蔵室内の温度経過を示す模式図である。
【０１５８】
［冷蔵庫の構成］
図１５に示すように、本発明の実施の形態７に係る冷蔵庫１００は、実施の形態１に係る冷蔵庫１００と基本的構成は同じであるが、反射電力検出手段３７が設けられている点が異なる。
【０１５９】
反射電力検出手段３７は、食品１２に吸収されずに貯蔵室１１内で反射されるマイクロ波の電力を検出する装置である。食品１２に印加するマイクロ波の周波数が一定の場合、食品１２の温度が変化すると反射電力のエネルギーも変化するので、この特性を利用して反射電力検出手段３７で食品１２の温度を検出することも可能である。また、この反射電力検出手段３７では被冷却物の形状や量に応じて最もマイクロ波の吸収効率が高くなる周波数を検出できる。発信制御部２９は、反射電力検出手段３７で検出したマイクロ波の周波数を選択して発信装置２６から発生させる処理部である。食品１２に対して最適な周波数のマイクロ波を印加するのでマイクロ波の電力量を最低限に抑えることが可能である。
【０１６０】
温度検知器３０は、貯蔵室１１に収納される食品１２の温度を直接検出する。本実施の形態の場合、温度検知器３０は、非接触で食品１２の温度を検出することのできる装置である。なお、反射電力検出手段３７と温度検知器３０の複数の装置で食品１２の温度を測定することで、温度検知の精度を向上させることも可能である。
【０１６１】
制御装置３１は、マイクロ波発生装置２５の動作を制御する装置である。温度検知器３０および反射電力検出手段３７から（または、いずれか一方の手段）の情報に基づいて食品１２の温度が凍結点以上かつ１０℃以下の範囲内で選定される閾値に到達した時点でマイクロ波発生装置２５を作動させ、マイクロ波を食品１２に印加するように制御を行う。
【０１６２】
［冷蔵庫の動作（制御）及び作用］
まず、貯蔵室１１に食品１２を収納し、図１６に示すように食品１２の温度が５℃に到達した時点でマイクロ波発生装置２５が作動し、貯蔵室１１内へマイクロ波を印加する。マイクロ波の印加のタイミングは被冷却物の水分子が集合し始める１０℃から、水分子間の凝集が強くなる５℃付近が良い。これらの温度域でマイクロ波が印加されると、水分子の凝集を効率的に抑制し、氷結晶核の生成も抑制されて安定的に過冷却状態にすることが可能となる。
【０１６３】
また、印加するマイクロ波の電力量としては食品１２を冷却するエネルギーよりも小さく設定する。実験的には１５０ｇの豆腐に対し１Ｗ印加したときに温度低下して過冷却が安定的に発現することを確認している。
【０１６４】
マイクロ波が印加されている間、保冷室内は−１０℃から被冷却物の凍結点までの温度帯の間の一定温度で保持される。ここでは、一例として−１０℃で維持する。−１０℃雰囲気でマイクロ波が印加された状態では、被冷却物の凍結点が過ぎても凍結することなく、温度低下していき被冷却物の内外温度は均一化される。食品１２の温度が凍結点を通過して貯蔵室１１との温度差が小さくなってくると、冷却室の冷却エネルギーが食品１２へ伝達されにくくなり、温度低下も緩やかになり一定温度に保持される。例えば、保冷室が−１０℃で１Ｗのマイクロ波を印加した豆腐１５０ｇでは−４℃から−５℃で温度変化が小さくなって一定温度に維持される。この時の温度低下速度が一定値以下になった時点でカウントしていっての時間が経過したことを検知した後、冷却室内の温度をすばやく低下させるように制御装置３１は冷却装置１７を作動させる。
【０１６５】
一例としては、このように被冷却物の内外温度が均一化された場合には、過冷却状態となる場合がある。このような場合に、例えば温度低下率が０．０５℃／ｍｉｎ以下で５分間経過した後に貯蔵室１１内が−２０℃になるように急激に温度低下させ、貯蔵室１１が−２０℃に到達する間、または−２０℃に到達した後に被冷却物の過冷却が自然に解除される。
【０１６６】
過冷却解除すると数秒の内に均一で小さな氷結晶が形成されて、その潜熱で温度が凍結点まで上昇する。この状態では完全に凍結した状態ではなく、形成された氷結晶の間に未凍結部分が存在する。この未凍結部分の水分が大きな氷結晶に成長しないようにするには急速に凍結する必要がある。
【０１６７】
よって、上記のように一定時間保持されて、温度低下も緩やかになり一定温度に保持される状態で過冷却が生じている場合には、被冷却物の過冷却状態が解除される前に保冷室内を急速に低温にしておくことで、過冷却解除時にはすでに急速凍結が可能な状態となっていて未凍結部分の氷結晶の成長を最低限に抑えて冷凍することができる。
【０１６８】
また、制御装置は被冷却物の過冷却が解除して凍結点にまで温度が上昇したことを検知してからマイクロ波の印加を停止する。マイクロ波の電力が低減することでさらに被冷却物の過冷却後の急速凍結は加速することができる。
【０１６９】
以上のように、被冷却物が一定温度に保持された状態で保冷室の温度を低下させておくことで、内外温度がほぼ均一になった状態で被冷却物がすぐさま急速凍結されることで、外側から順に凍ることによる組織破壊が抑制され、大きな氷結晶を生成せず、氷結晶の成長を抑制した均一で小さな氷結晶を実現することができ、被冷却物の組織構造の破壊が起こらない高品位な凍結を実現することができる。
【０１７０】
さらに、被冷却物が過冷却状態になった場合には、過冷却解除の前に保冷室の温度を低下させておくことで、過冷却解除後に被冷却物がすぐさま急速凍結されることで、過冷却解除後の凍結不十分な水分も急速凍結され、過冷却で生成した均一で小さな氷結晶の成長を抑制し、被冷却物の構造を破壊が起こらない高品位な凍結を実現することができる。
【０１７１】
なお、一定時間とは、必ずしも予め決めた所定時間ではなく、例えば、被冷却物の品温が一定温度となってから所定時間経過した時間とするのが望ましく、この場合には、被冷却物の品温が例えば−３℃〜−５℃といったある一定の範囲内でそれ以上低下しない場合を基点として、一定時間後を設定することができる。
【０１７２】
また場合によっては、冷却開始から一定時間という時間設定としても良い。
【０１７３】
なお、０℃付近の凍結点以下に到達しないで凍結温度を一定時間維持した場合も、マイクロ波の印加が停止して急速凍結の状態になるので、被冷却物が緩慢凍結になることを回避できる。
【０１７４】
［変形例１］
本実施の形態７における変形例１は、冷凍装置の動作（制御）の一例を示すものである。なお、本変形例１の冷凍装置の構成は、実施の形態７の冷凍装置と同じであるため、その詳細な説明を省略する。
【０１７５】
図１７は、本変形例１の冷却装置の動作（制御）と被冷却物及び貯蔵室内の温度経過を示す模式図である。
【０１７６】
［冷却装置の動作（制御）及び作用］
まず、食品１２を貯蔵室１１に収納する。食品１２の表面温度が一例として２℃に到達した時点でマイクロ波発生装置２５を作動し、貯蔵室１１内にマイクロ波が印加される。食品１２は５℃付近で水分子の凝集が起こるが、マイクロ波が印加されると水の凝集が抑制されて氷結晶核の生成も抑えられる。また、被冷却物の表面部が２℃に到達して水分子の凝集が起こり始めていても印加されたマイクロ波によって凝集状態がなくなる。そして、氷結晶核の生成が抑えられて凍結点を超えても凍ることなく過冷却状態となる。過冷却状態が進んで食品１２の温度が−４℃〜−５℃に到達した時点を検知してマイクロ波の印加を停止する。この時、マイクロ波の電力分のエネルギーが減少することにより、被冷却物内の冷却エネルギーの割合が増加して−４℃〜−５℃からさらに温度が低下し、深い過冷却状態を実現することができる。過冷却は深い（低温）ほど、過冷却解除後の凍結率が高くなり、高品質な冷凍ができる。
【０１７７】
さらに、マイクロ波の印加を停止してからの温度低下の変化Δｔ（℃）が閾値以下になったことを検知して冷却室の温度を低下させることで、食品１２がいつ過冷却を解除する前に急速凍結できる環境となり得る。なお、マイクロ波の印加を停止してからΔｔ（℃）が変化なし（温度低下しない）場合は直ちに冷却室の温度低下を開始することが望ましい。
【０１７８】
以上のように、被冷却物の凍結点を通過してから過冷却が安定的になる段階に到達した時点でマイクロ波の印加を停止することで、さらに低温の過冷却状態が実現でき、また、余剰のマイクロ波の電力を削減して省電力化も可能となる。
【０１７９】
（実施の形態８）
本発明の実施の形態８に係る冷蔵庫は、被冷却物を冷却する冷却装置と、被冷却物を収納する貯蔵室と、マイクロ波を被冷却物に照射するように構成されているマイクロ波発生装置と、貯蔵室に設けられ、マイクロ波を透過するとともに冷気の流入可能な開口部を有する食品プレートと、制御装置と、を備え、制御装置が、被冷却物が貯蔵室に収納されると、冷却装置を停止させ、マイクロ波発生装置が、被冷却物にマイクロ波を照射し、マイクロ波発生装置を停止させ、冷却装置を作動させるように構成されている態様を例示するものである。
【０１８０】
［冷蔵庫の動作］
次に、本実施の形態８に係る冷蔵庫の動作について、図１８を参照しながら説明する。なお、本実施の形態８に係る冷蔵庫１００は、実施の形態１に係る冷蔵庫１００と同様に構成されているため、構成の詳細な説明は省略する。
【０１８１】
図１８は、本実施の形態８に係る冷蔵庫の冷却動作を模式的に示すフローチャートである。
【０１８２】
まず、貯蔵室１１内が、冷却装置１７によって、約−７℃に温度調整されているとする。このとき、本実施の形態８に係る冷蔵庫１００の使用者が、約１５℃の食品１２を貯蔵室１１内の食品プレート２０に載置したとする。
【０１８３】
図１８に示すように、制御装置３１は、温度検知器３０が検知した食品１２の温度Ｔを取得する（ステップＳ１０１）。ケース３に収納された食品１２は、貯蔵室１１内が約−７℃であるため、周囲に熱を奪われて、徐々に温度が低下する。
【０１８４】
そして、制御装置３１は、ステップＳ１０１で取得した食品１２の温度Ｔが、第１温度になる（ステップＳ１０１でＹｅｓ）と、ステップＳ１０３に進む。ここで、第１温度は、食品１２内の水分子が凝集する温度である。一般的には、１０℃前後で、食品内の水分子は、凝集し始め、５℃で凝集が活発に起こる。このため、第１温度は、１０℃以下、かつ、５℃以上の間で任意に設定することができる。
【０１８５】
ステップＳ１０３では、制御装置３１は冷却装置１７を停止させる、具体的には、ファン１９を停止させる。そして、制御装置３１は、マイクロ波発生装置２５を作動させて、食品１２にアンテナ２４からマイクロ波を照射させる（ステップＳ１０４）。なお、食品１２に照射されるマイクロ波の電力量は、食品１２を冷却するエネルギーよりも小さくなるように、予め実験等で求めておくことができる。
【０１８６】
これにより、食品１２内の水分子の凝集が抑制されるとともに、食品１２内の温度ムラが抑制される。また、食品１２内で、氷結晶核の生成も抑制されるので、食品１２を安定して、過冷却状態にすることができる。
【０１８７】
次に、制御装置３１は、再び、温度検知器３０が検知した食品１２の温度Ｔを取得する（ステップＳ１０５）。そして、制御装置３１は、ステップＳ１０５で取得した温度Ｔが、第２温度になる（ステップＳ１０６でＹｅｓ）と、ステップＳ１０７に進む。ここで、第２温度は、第１温度よりも低く、最大氷結晶生成帯よりも低い温度である。一般的に、最大氷結晶生成帯は、０〜−５℃であるため、第２温度は、−５℃より低い温度で、任意に設定することができる。なお、第２温度は、実質的に−５℃であってもよい。
【０１８８】
ステップＳ１０７では、マイクロ波発生装置２５を停止させて、食品１２へのマイクロ波の照射を停止させる。マイクロ波の照射停止後、食品１２の過冷却状態が自然に解除される。
【０１８９】
次に、制御装置３１は、冷却装置１７を作動させる（ステップＳ１０８）。具体的には、ファン１９を作動させて、貯蔵室１１内に冷気を積極的に送出する。このとき、食品プレート２０は、金属で構成されているため、食品１２よりも温度の低下が早く行われる。
【０１９０】
また、食品プレート２０の下方には、冷気通風路２３が形成されているので、食品プレート２０に設けられている開口部２１から、冷気が食品１２に接触することができる。さらに、冷気通風路２３により、食品１２の表面全体にマイクロ波を照射することができる。このため、食品１２の表面全体の温度を均一に冷却することができる。
【０１９１】
このように、本実施の形態８に係る冷蔵庫１００では、食品１２における凍結のムラを抑制することができ、食品１２の品質を保つことができる。
【０１９２】
［変形例１］
次に、本実施の形態８に係る冷蔵庫の変形例について、図１９を参照しながら説明する。
【０１９３】
本実施の形態８における変形例１の冷蔵庫は、制御装置が、温度検知器が検知した被冷却物の温度が第１温度よりも低い温度である第２温度になり、その後、被冷却物の温度が上昇するまでの時間である設定時間経過後に、マイクロ波発生装置を停止させる態様を例示するものである。
【０１９４】
図１９は、本実施の形態８における変形例１の冷蔵庫の冷却動作を模式的に示すフローチャートである。なお、本変形例１の冷蔵庫は、実施の形態１に係る冷蔵庫と構成は同じであるため、その構成の説明は省略する。
【０１９５】
図１９に示すように、本変形例１の冷蔵庫の冷却動作は、実施の形態８に係る冷蔵庫の冷却動作と基本的動作は同じであるが、ステップＳ１０６とステップＳ１０７との間に、ステップＳ１０６ａ及びステップＳ１０６ｂが行われる点が異なる。
【０１９６】
具体的には、制御装置３１は、温度検知器３０が検知した食品１２の温度Ｔが、第２温度になる（ステップＳ１０６でＹｅｓ）と、制御装置３１の図示されない時計部により、温度Ｔが第２温度になってからの時間ｔを計る（ステップＳ１０６ａ）。
【０１９７】
制御装置３１は、ステップＳ１０６で計時した時間ｔが、設定時間になる（ステップＳ１０６ｂでＹｅｓ）と、マイクロ波発生装置２５を停止させる（ステップＳ１０７）。ここで、設定時間は、食品１２が第２温度になり、その後、食品１２の温度が上昇するまでの時間であり、予め実験等により、その時間を設定することができる。
【０１９８】
このように構成された本変形例１の冷蔵庫１００であっても、実施の形態８に係る冷蔵庫１００と同様の作用効果を奏することができる。また、本変形例１の冷蔵庫１００では、マイクロ波発生装置２５の停止を遅らせることにより、食品１２の過冷却状態をより長く維持することができ、過冷却状態が解除されるまでの食品１２の温度をより低くすることができる。このため、食品１２の品質をより、高く保つことができる。
【０１９９】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の要旨を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。
【産業上の利用可能性】
【０２００】
本発明に係る冷蔵庫は、冷凍と解凍の両者とも温度均一化が図れ、高品位な冷凍と解凍が実現できるため、有用である。
【符号の説明】
【０２０１】
１１  貯蔵室
１２  対象物（食品）
１３  収納物ケース
１４  外枠ケース
１５  ドア部
１６  通気口
１７  冷却装置
１８  送風路
１９  ファン
２０  食品プレート
２１  開口部
２２  支持部
２３  冷気通風路
２４  印加手段（アンテナ）
２５  マイクロ波発生装置
２６  発信装置
２７  増幅器
２８  分配器
２９  発信制御部
３０  温度検知器
３１  制御装置
３２  支持体
３３  受け皿
３４  支軸
３５  モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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